110kV变电站电气一次系统设计文献综述大全

第一篇：110kV变电站电气一次系统设计文献综述大全

110kV变电站电气一次系统设计文献综述

一、引言

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，用户对供电质量的要求日益提高。国家提出了加快城网和农网建设及改造、拉动内需的发展计划。变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来，在电力系统中起着至关重要的作用。近年来110kV变电站的建设迅猛发展。科学的变电站设计方案能够提升配电网的供电能力和适应性，降低配电网损耗和供电成本，减少电力设施占地资源，体现“增容、升压、换代、优化通道”的技术改造思路。同时可以增加系统的可靠性，节约占地面积，使变电站的配置达到最佳，不断提高经济效益和社会效益。

二、什么叫变电站

变电站是改变电压的场所。为了把发电厂发出来的电能输送到较远的地方，必须把电压升高，变为高压电，到用户附近再按需要把电压降低，这种升降电压的工作靠变电站来完成。变电站的主要设备是开关和变压器。按规模大小不同，称为变电所、配电室等。

变电站是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压，在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点。变电站主要组成为：馈电线（进线、出线）和母线，隔离开关，接地开关，断路器，电力变压器（主变），站用变，电压互感器TV（PT）、电流互感器TA(CT），避雷针。

变电站主要可分为：枢纽变电站、终端变电站；升压变电站、降压变电站；电力系统的变电站、工矿变电站、铁路变电站(27.5kV、50Hz）；1000kV、750kV、500kV、330kV、220kV、110kV、66kV、35kV、10kV、6.3kV等电压等级的变电站。

变电站起变换电压作用的设备是变压器，除此之外，变电站的设备还有开闭电路的开关设备，汇集电流的母线，计量和控制用互感器、仪表、继电保护装置和防雷保护装置、调度通信装置等，有的变电站还有无功补偿设备。变电站的主要设备和连接方式，按其功能不同而有差异。目前分布式变电站自动化系统已逐步成为技术发展的主流[3]。

三、研究的主要内容

设计110kV变电站，电压等级为110/35/6kV，进出线数2/4/11。

35kV侧：最大35MW，最小15MW，Tmax=5200小时，cosφ=0.90

6kV侧：最大12MW，最小6MW，Tmax=5000小时，cosφ=0.85

出线情况：

110kV侧：2回（架空线）；LGJ-240/35km。

35kV侧：2回（架空线);

6kV侧：15回（电缆）。

电能是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量存储的二次能源，同时也是现代社会中最重要也是最方便的能源[4]。电能的发、变、送、配电和用电，几乎是在同一时间完成的，须相互协调与平衡[5]。变电和配电是为了电能的传输和合理的分配，在电力系统中占很重要的地位，其都是由电力变压器来完成的，因此变电所在供电系统中的作用是不言而语的。

（1）变电所的设计要认真执行国家的有关技术经济政策，符合安全可靠、技术先进和经济合理的要求。（2）变电所的设计应根据工程的5~10年发展规划进行，做到远、近期结合，以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。（3）变电缩的设计，必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，结合国情合理的确定设计方案。（4）变电所的设计，必须坚持节约用地的原则。其次，变电所所址的选择，应根据要求，综合考虑确定[3]。

四、主要设计内容

随着社会经济的快速发展,社会对电力供应安全、可靠的要求越来越高.为满足用电需求,对电力企业而言,每年都要进行变电站新建、扩建和主变压器增容等工程建设,其中主变压器容量的选择是必须考虑的问题.容量选择过大,增加主变压器本身和相关设备购置和安装、运行维护的投入,造成资金浪费;容量选择过小,不能满足负荷的需求,使主变压器过载运行,造成设备损坏,影响变电站对外安全可靠供电;主变压器容量选择得当,有利于降损节能,达到主变压器的经济运行,可以节约主变压器及其配套装置的一次性投资和减少运行、维护的费用[6].负荷的计算和主变的选择：

(1)负荷的计算和无功补偿

本变电所的电压等级为 110/35/6kV，主要的负载在 35kV 和 6kV 的线路上。负荷的计算就是把 35kV 和 6kV 电压等级上的总的负载算出来。一方面，为了提高电网的有功功率，也就是降低无功功率，要对电网进行无功补偿，这样就使选择的主变

压器的容量减小，降低了成本[17]。另一方面，为使变电所的功率因数不低于 0.9，要对系统进行无功补偿，也就是把 35kV 和 6kV 线路上负载的功率因数从 0.8 提高到 0.9，而在具体的补偿中，使用并联电容器的补偿方式[12]。

(2)主变压器的容量选择

在本设计中，为了满足运行的灵敏性和供电的可靠性，应选两台三绕组变压器，主变压气容量应根据 5—10 年的发展规划进行选择，并考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力[15]。所以每台变压器的额定容量按 Sn0.7PM（PM 上一步无功补偿后的视在功率，即供电容量）选择，同时每台主变压器的容量不应小于一、二级负荷之和，依据上述要求选择所用变压器的型号[16]。

主接线设计的基本要求为：

(1)供电可靠性。主接线的设计首先应满足这一要求；当系统发生故障时，要求停电范围小，恢复供电快。

(2)适应性和灵活性。能适应一定时期内没有预计到的负荷水平变化；改变运行方式时操作方便，便于变电站的扩建。

(3)经济性。在确保供电可靠、满足电能质量的前提下，要尽量节省建设投资和运行费用，减少用地面积。

(4)简化主接线。配网自动化、变电站无人化是现代电网发展必然趋势，简化主接线为这一技术全面实施，创造更为有利的条件。

(5)设计标准化。同类型变电站采用相同的主接线形式，可使主接线规范化、标准化，有利于系统运行和设备检修[3]。

变电所主要电气设备及其作用：

(1)高压断路器（或称高压开关）线路正常时，用来通断负荷电流；线路故障时，用来切断巨大的短路电流。断路器具有良好的灭弧装置和较强的灭弧能力。按灭弧介质划分，断路器分为油断路器、空气断路器、SF6断路器等。

(2)负荷开关 线路正常时，用来通断负荷电流，但不能用来切断短路电流。负荷开关只有简易的灭弧装置，其灭弧能力有限。负荷开关在断开后具有明显的断开点。

(3)隔离开关（或称高压刀闸）隔离开关没有灭弧装置，其灭弧能力很小。仅当电气设备停电检修时，用来隔离电源，造成一个明显的断开点，以保证检修人员的工作安全。

(4)高压熔断器 在过负荷或短路时，能利用熔体熔断来切除故障。在某些情况下，熔断器可与负荷开关或隔离开关配合使用，以代替价格昂贵的高压断路器，以节约工程投资[11]。

(5)电流互感器 将主回路中的大电流变换为小电流，供计量和继电保护用。电流互感器二次侧额定电流通常为5A或1A[7]，使用中二次侧不允许开路。

(6)电压互感器 将高电压变换成低电压，供计量和继电保护用。电压互感器二次侧额定电压通常为100V[7]，使用中二次侧不允许短路。

(7)避雷器 避雷器主要用来抑制架空线路和配电母线上的雷电过电压可操作过电压，以保护电器设备免受损害。

(8)所用变压器 向变电所内部动力及照明负荷、操作电源提供电力[8]。

如上所述，各种电器对我们的变电站设计都有至关重要的作用。所以合理的配置是关键中的关键。

短路电流的计算：短路电流的计算主要是为了选择电气设备、校验电气设备的热稳定性和动稳定性，进行继电保护的设计和调整[13]。对于整个电网来说，要考虑在不同地点同时发生短路时的情况，将设计的主接线按其阻抗的形式转化为电力系统界限的示意图，再根据所选主变的参数、线路的阻抗进行短路电流的计算[18]。

一次设备的选择与校验： 按正常运行的条件进行选择，对 110kV、35kV 和 6kV 的母线按经济的电流密度算出其截面，按照截面面积和环境的要求选择适合的母线；对断路器的选择依据其额定电压、额定电流和开断电流来选择，隔离开关按其通过的额定电流必须大于此回路的电流来选择，电压互感器和电流互感器均依据一次侧和二次侧的电压和电流进行选择；对所选的母线和电气设备要进行热稳定性和动稳定性的校验，看所选的母线和设备是否满足设计的要求，校验时遵循短路时的情况来校验[14]。变电所的防雷设计应做到设备先进、保护动作灵敏、安全可靠、维护试验方便，并在在保证可靠性的前提下力求经济性[9]。防止雷电直击的主要电气设备是避雷针，避雷针由接闪器和引下线、接地装置等构成[10]。避雷针的位置确定，是变电所防雷设计的关键步骤。首先应根据变电所电气设备的总平面布置图确定，避雷针的初步选定安装位置与设备的电气距离应符合各种规程范围的要求，初步确定避雷针的安装位置后再根据公式进行，校验是否在保护范围之内[10]。同时做好变电站的接地电网，也可以有效的防止电力事故的发生。

五、结束语

变电站设计是个综合系统工程，是电力系统项目设计的重要组成部分。一份成功的变电站设计方案可以在实际工程中取得最有的效益，增加系统的可靠性，节约占地面积以及建设成本，使变电站的配置达到最佳保证较高的经济效益和社会效益。

参考文献：

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[2]张宏阳，浅谈220kV变电站设计思路及实践。科技咨询，2009（18）

[3]35～110KV变电所设计规范 GB50059-92

[4] 蔡伟君,电站电气装置型式变化情况及前景探讨.《广东科技》

[5]熊信银,范锡普.《发电厂电气部分》.中国电力出版社

[6]董征森 浅谈主变压器容量的选择。农村电工，2011, 19(11)

[7]王宁会.《电气工程常用数据速查手册》.中国建材工业出版社

[8]卓乐友.《电力工程电气设计》.中国电力出版社

[9]郭仲礼,于曰浩.《高压电工实用技术》.机械工业出版社

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[11] 刘从爱,徐中立。《电力工程》.机械工业出版社

[12]王锡凡。电气工程基础。西安交通大学出版社

[13]张惠刚。变电站综合自动化原理与系统。北京：中国电力出版社

[14]西安理工大学 余健明,同向前,苏文成.《供电技术》.机械工业出版社

[15]胡志光。发电厂电气设备及运行。北京：中国电力出版社

[16]] J.Duncan Glover,Power System Analysis and Design,China Machine Press.2004

[17]F C Schweppe,M C Caramanis,R D Tabors,R E Bohn.Spot Pricing of Electricity.London:Kluwer Academic Publishers,1988.[18]A.Goikoetxea,J.A.Barrena,M.A.Rodriguez,G.Abad.“Active Substation

design to maximize DG Integration”.Paper accepted for presentation at 2009 IEEE Bucharest Power Tech Conference

第二篇：110kV变电站电气一次系统设计研究

110kV变电站电气一次系统设计研究

云南欣博工程咨询有限公司 云南昆明 650051

摘要：我国电力工业的电力水平和技术水平都在不断的提高，已经有许多变电站实现了集中控制和采用计算机监控，电力系统也实现了分级集中调度。作为电力系统接线组成的一个重要部分，变电所电气主接线的确定，直接影响着电力系统的妥全、灵活、稳定、经济运行以及变电所电气设备的选择、配电装置的布置等等几方面。本文将会对110kV变电站电气一次系统设计进行探索和研究。

关键词：110kV变电站；系统；设计

近年来，我国的社会经济得到快速的发展，人民的生话水平也得到了大大地提高，对电的要求也在不断地提高。并且国家也在不断地加强对城网以及农网建设和改造，这使得我国变电站事业快速的发展和进步。

我国变电站在迅猛发展过程中在给人民带来了极大的好处的同时，也给相关专家和研究者带来了一些列的难以解决的问题。例如电网用电的可靠性是城网及农网建设及改造的重要目标之一，同时也是各变电站设时必须考虑的问题之一，但是飞速发展的构成中，就有了极大的困扰。本文根据110kV变电站电气一次设计进行研究。

一、变电站的概念及其作用

1、变电站的概念

变电站主要指的是电力系统中用来变换电压接受电能，并且能够对电能进行相应分配及控制电力流向或是调整电压的相应电力设施。变电站在各个电网之间相互联系过程中发挥纽带的作用，并且把各个等级电压的相关电网利用变压器有机的联系在一起，进而达到相应变换与分配电能的目的。变电站是否具有安全性和可靠性，将会对整个电网是否能够安全的运行产生直接的影响。

2、变电站的作用

使电能够在高低压之间进行科学、安全的转换是变电站的主要作用。在转换高低压时，有一些变电站把发电厂中的发电机出口电压进行有机的升压，给电能在进行远距离传输之时，降低电能在线路上的一些损耗提供了有利的条件。除此之外，一些变电站会将高压转变成低压，再对用户端进行传送。

110kV变电站分布相对较为宽广，并且数量较多，它是直接面对客户端的变电站。所以，在进行110kV变电站一次设计时，需要对其的经济性、可靠性以及灵活性充分考虑。通过这种方式进行综合的比较选择，能够极大地减少变电站在某个区域内的投资成本，并且能够在面对该地区所发生的各种停电现象以及相应的电网故障时灵活的应对，使这一区域中供电的可靠性得到充分的提高。为了满足各区域的用电增长需求，应该对110kV变电站的分布点进行科学合理的选择，满足人们日益增长的文化需求，并且促进社会发展。

二、110kV变电站电气一次系统设计

1、主接线的设计

在进行主接线方式设计时，需要在以下五方面加以注意。

（1）变电所在系统中所处的的地位和会起到的作用。

（2）主接线是受主变压器台数影响的。

（3）负荷的重要性分级和出线回数多少必然影响到主接线。

（4）各用容量的有无和大小对主接线产生的影响。

（5）近期和远期的发展规模。

首先通过负荷计算选出合适的主变压器，然后利用经济性、可靠性、灵活性三方面确定出电气主接线形式为110kV采用单母线分段，35kV采用单母分段带旁路、10kV为单母线分段接线。需要计算各侧的负荷有站用电负荷（动力负荷和照明负荷）、10kV负荷、35kV负荷以及110kV负荷。

2、短路电流计算

2.1短路类型

电力系统简单短路故障包括三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路四种类型。三相短路又被称为对称短路，其它三种类型的短路为不对称短路根据电力系统的运行经验，一般发生单相接地短路的可能性较大，约占70%左右；两相短路发生的较少。三相短路发生的几率虽然相对最少，但是一旦发生将会造成比较严重的后果。

2.2短路电流计算

短路电流是通过短路电流的计算原则和方法来计算的。一般采用标幺值制法计算短路电流。对短路电流进行计算在实际生产中，在选择和校验电气设备、整定和校验继电保护装置，以及选择限流设各合理选择主接线方案等时都要使用。

3、主要电气设备的选择

3.1设备选择的原则

电气设各选择导体和设各的选择设计，要根据系统主接线、负荷计算和短路电流计算，应做到技术先进，经济合理，安个可靠，运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安个经济运行的需要在选择上遵循以下几项原则：

（1）按正常工作条件选择

A.按额定电压选择电气设备的额定电压应符合电气装设点的电网电压，并小得低于该回路的最高运行电压。

B.按额定电流选择电气设备的额定电流应小得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流。

C.机械负荷：所选电器端子的允许负荷，应人于电器引下线在正常运行和短路时的最大作用力。

（2）按短路条件校验电气设备的动、热稳定。

A.电气设备允许通过的极限电流应不小于短路冲击电流。

B.电气设备在某段时间内产生的热量应小小于短路电流在此时间内产生的热量。

C.在工作电压和过电压下，电气的内、外绝缘应保证必要的可靠性电器的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设各相应的保护水平来确定。当所选电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，选用适当的电压保护设备就需要通过绝缘配合计算。

（3）安装地点、工作环境、使用条件及供货条件来选择电气设各的适当形式。

3.2断路器的选择

断路器一般采用火弧介质和火弧方式，一般可分为：多油断路器、少油断路器、压缩空气断路器、真空断路器，SF6断路器等断路器型式的选择，在选择时不仅要满足各项技术条件和环境条件，还需要考虑到对施工调试和运行维护，另外还要根据技术经济的比较来确定。110kV侧选用3API-FG-145kV/3150A-40kA型断路器。

3.3隔离开关的选择

110kV侧GW4-110D/630型隔离开关。

3、互感器的选择

一般选用WVB110-20（H）型电压互感器，系统最高电压126kV，额定缘水平200/480kV，额定一次、二次电压比110kV/1.732/0.1/1.732/0.1kV额定负载150VA/150VA/100VA，准确级0.2/0.5/3P。

3.5母线的选择

（1）一般要求

A.根据环境条件和回路负荷电流、电晕、无线电十扰等条件，对配电装置中软导线进行选择，进而导线的截面和导线的结构型式进行确定。

B.对于空气中含盐量较人的沿海地区或周围气体对铝有明显腐蚀的场所，选用防腐型铝线效果更好。

C.如果负荷电流较大，应根据负荷电流选择较大截面的导线。如果电压较高，可增加导线外径或增加4相导线的根数，从而保持导线而积的电场强度，导线必须满足电晕的要求。

D.当配电装置等于或者小于220kV时，电晕对于导线截面的选择起不到决定性作用，因此可采用单根钢芯铝绞线组成的复导线，根据负荷电流进行导线截面。

（2）母线截面的选择要按照最人长期工作电流，对动、热稳定进行校验。

3.6避雷器的选择

应该根据被保护电器的绝缘水平和使用特点，来选择合适的避雷器型式。

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第三篇：毕业设计110 ∕35∕10kV降压变电站电气一次系统设计文献综述

文献综述变电站概述

我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高，现在已有许多变电站实现了集中控制和采用计算机监控．电力系统也实现了分级集中调度，所有电力企业都在努力增产节约，降低成本，确保安全远行。电力工业的发展,单机容量的增大、总容量在百万千瓦以上变电站的建立促使变电所建筑结构和设计不断地改进和发展。变电站结构的改进、新型建材的采用、施工装备的更新、施工方法的改进、代管理的运用、队伍素质的提高、使火电厂土建施工技术及施工组织水平也相应地随之不断提高。电力工业的迅速发展，对变电所的设计提出了更高的要求。

变电站是电力系统的重要组成部分，是电力网中的一个中间环节，它的作用就是通过变压器和线路将各级电压的电力网联系起来，以用于变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压，并起到联系发电厂和用户的中间环节。110∕35∕10 KV降压变电站电气一次系统设计内容

在电力系统中，变电站主要承担电压变换这一重要任务，其作用可以概括：

1.提高输电电压，减少电能损失。电能在输送过程中，由于电能的热效应，就要产生电能损失，且电能转化为热能的损失与电流的平方成正比。因此，当输送功率一定时，提高输电电压就可以减少电流，电网就会相应减少电能损失。

2.降低电压，分配电能。电能经升压输送到用户后，用户很难使用这些高压的电气设备，需要降压变电所把电压降低再分配到用户供用户使用。

3.集中电能，控制电力流向。一个电网多数由多个电源点提供电能，这些电能的集中必须通过枢纽升压变电所来实现。在用电地区，根据负荷情况，再由降压变电所来控制电力的流向。

4.调整电压，提高电能质量，满足用户的要求。通过变电所的变压器调压装置和无功补偿设备，既可使用户得到稳定的电压，也可提高线路的输电功率。变电站是电网建设和电网络改造中非常重要技术环节，所以变电站的设计是我国电网建设的重要环节。其运行的安全与否，直接关系到电网的安全和稳定，对国民经济和社会的发展至关重要。在目前的电网建设中，尤其是在变电所的建设中，土地、资金等资源浪费现象严重，存在重复建设、改造困难、电能质量差

。等问题已成为影响高压输变电工程建设成本和运行质量的重要因素。随着电网的发展及超高压大容量的形成，变电站运行设备和运行操作一旦发生事故而不能

及时消除或处理不当，就将危机电网的安全运行，严重时甚至酿成大面积停电。所以变电站需要采用节约资源的设计方案,既要保证电能质量和用电安全等问题，同时还要满足以后电网改造简单、资源再利用率高的要求。对一个中小型变电站的主接线就毋须要求过高的可靠性，也就没有必要太复杂的接线形式；而对于超高压变电所，由于它们在电力系统中的地位很重要，供电容量大、范围广，发生事故可能使系统稳定运行遭破坏，甚至瓦解，造成巨大损失，所以就要求较高的可靠性。

在借鉴已建110∕35∕10 kV降压变电站设计经验的基础上，对110 ∕35∕10 kV降压变电站电气主接线、电气设备的平面布置、电气设备选型、防雷、接地、等方面提出一系列设计思路。

（1）主变容量和型号的选择是根据负荷发展的要求。包括主变压器型号的选择，冷却方式，有载还是无载调压方式。

（2）电气主接线的设计确定主接线的形式对变电所电气设备的选择、配电装置的布置、供电可靠性、运行灵活性、检修是否方便以及经济性等都起着决定性作用。变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。主接线必须满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。供电可靠性是指能够长期、连续、正常地向用户供电的能力，可以进行定量评价。

发电厂、变电站主接线必须满足以下基本要求。运行的可靠

断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。具有一定的灵活性

主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。操作应尽可能简单、方便

主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。经济上合理

主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。

5应具有扩建的可能性

由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。总结

本次设计是《110 ∕35∕10 kV降压变电站电气一次系统设计》，变电所的设计或改造需要既能保证安全可靠性和灵活性，又能保证保护环境、节约资源、易于实现自动化设计方案。在这种要求下，变电所电气主接线简单清晰、接地和保护安全高效、建筑结构布置紧凑。因而，变电所应从电力系统整体出发,力求电气主接线简化,配置与电网结构相应的保护系统，采用紧凑布置、节约资源、安全环保的设计方案。以节约资源、保护环境、设计高安全、高质量的变电所为目的，从电源设置、主接线形式确定、设备选择和配电装置布置等方面提出设计思路。

参考文献

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[7] 李光琦．电力系统暂态分析．中国电力出版社．

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[10] 杨宛辉等．发电厂电气部分设计计算资料．西北工业出版社．

[11] 杨宛辉等．发电厂、变电所电气一次部分设计参考图册．

第四篇：某110KV变电站电气一次部分设计文献综述

毕业设计(论文)文献综述

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文献综述

摘要：电能的开发和利用，是人类征服自然过程中所取得的具有划时代意义的光辉成就。它消除了黑夜对人们生活和生产劳动的限制，大大延长了人类用于创造财富的劳动时间，改善了劳动条件，丰富了人们的生活。在现代文明中，电是不能被贮存的，只能当时生产然后马上投入使用。所以，在电力系统中，变电站是不可或缺的。

关键词：变电站的性质 设计 目的及意义

电能与国民经济发展的关系极为密切。国民经济发展越快，现代化水平就越高，对电能的需求量也就越大。电力工业的使用范围不断扩大，电能的消费量不断上升。世界能源消耗变化总趋势是电能将成为主要能源。世界各国都把电能消费占能源消费的比重和电力工业的发展速度，作为衡量国家经济发展和现代化水平的标志，所以发展电力是当今世界每个国家的重点。电力工业已经成为国民经济中具有社会公益性和发展先行性的国民经济基础行业，关系着国家工业生产的命脉，是实现国家经济发展现代化的战略重点。而变电站在电力系统中占有重要的地位。

现如今，电力工业在整个工业中所占比例也逐渐加大，各类发电厂、变电站分工完成整个系统的发电、变电和配电的任务。变电站更是电力系统的中间传输者，而它的设计更是电力工业建设中不可去除的项目。而变电站的设计内容多，范围涵盖广，对于不同电压等级、不同类型和不同性质负荷的变电站在设计的时候，侧重点也会有所差异。

一、变电站的设计

变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能的场所，它控制着电力的流向和调整电压的电力设施，通过其变压器将各级电压的电网联系起来。我国电力工业的发展正飞速发展，对变电站的设计提出了更高的要求，使其能跟上发展的需要，满足整个工业的需求。

综合我国的电力工业现况，以为国民经济各部门和人民生活供给充足、可靠、优质、廉价的电能为前提，优化各个电压等级的变电站，体现安全、可靠、经济和先进。一般的变电站的设计主要包括一下几个方面：

1.对拟定建设的变电站进行一定的分析和补充： 分析电源、电力系统和负荷情况，对当地的环境条件进行补充。然后在来制定无功平衡方案，决定各变电站的电容补偿容量，选择主接线方案。

2.主变压器的选择：

变压器是变电站的主要设备，按每相的绕组数分为双绕组、三绕组或更多绕组等型式；按电磁结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分列式等型式。

为了在不同负荷情况下保持合格的电压有时需要切换变压器的分接头。按分接头切换方式变压器有带负荷有载调压变压器和无负荷无载调压变压器。有载调压变压器主要用于受端变电站。

3.电压及电流互感器：

电压和电流互感器是测量一次电压和电流量的仪表，在额定情况下电压互感器的额定电压是100V，电流互感器的额定电流是5A或1A。

4.开关设备

它包括断路器、隔离开关、负荷开关、高压熔断器等都是断开和合上电路的设备。断路器在电力系统正常运行情况下用来合上和断开电路故障时在继电保护装置控制下自动把故障设备和线路断开，还可以有自动重合闸功能。在我国，220KV以上变电站使用较多的是空气断路器和六氟化硫断路器。

隔离开关（刀闸)的主要作用是在设备或线路检修时隔离电压，以保证安全。它不能断开负荷电流和短路电流，应与断路器配合使用。在停电时应先拉断路器后拉隔离开关送电时应先合隔离开关后合断路器。如果误操作将引起设备损坏和人身伤亡。

负荷开关能在正常运行时断开负荷电流没有断开故障电流的能力，一般与高压熔断丝配合用于10KV及以上电压且不经常操作的变压器或出线上。

为了减少变电站的占地面积近年来积极发展六氟化硫全封闭组合电器(GIS)。它把断路器、隔离开关、母线、接地开关、互感器、出线套管或电缆终端头等分别装在各自密封间中集中组成一个整体外壳充以六氟化硫气体作为绝缘介质。这种组合电器具有结构紧凑体积小重量轻不受大气条件影响，检修间隔长，无触电事故和电噪声干扰等优点，具有发展前景。目前，它的缺点是价格贵，制造和检修工艺要求高。5.防雷

现在用得最多的防雷设备是金属氧化锌避雷器，同时还有避雷针。它们都是防止直击雷引起输电线路产生雷电过电压，将直击雷引入到大地。另外，在断路器合闸的时候也会产生过电压，它其实是一种电能的冲击。而这种冲击不及时消除也会造成严重的后果。避雷器就可以在产生过电压之后，如果超过了它的限值，它就自动对地放电同时自动灭弧。

二、变电站的分类

1.按变电站的建造规模及系统中的地位(1)系统枢纽变电站

枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，它的电压是系统最高输电电压，目前电压等级有220KV、330KV(仅西北电网)和500KV，枢纽变电站连成环网，全站停电后，将引起系统解列，甚至整个系统瘫痪，因此对枢纽变电站的可靠性要求较高。

枢纽变电站主变压器容量大，供电范围广。(2)地区一次变电站

地区一次变电站位于地区网络的枢纽点，是与输电主网相连的地区受电端变电站，任务是直接从主网受电，向本供电区域供电。全站停电后，可引起地区电网瓦解，影响整个区域供电。电压等级一般采用220KV或330KV。

地区一次变电站主变压器容量较大，出线回路数较多，对供电的可靠性要求也比较高。

(3)地区二次变电站

地区二次变电站由地区一次变电站受电，直接向本地区负荷供电，供电范围小，主变压器容量与台数根据电力负荷而定。

全站停电后，只有本地区中断供电。(4)终端变电站

终端变电站在输电线路终端，接近负荷点，经降压后直接向用户供电，全站停电后，只是终端用户停电。

2.按安装位置(1)室外变电站

室外变电站除控制、直流电源等设备放在室内外，变压器、断路器、隔离开关等主要设备均布置在室外。这种变电站建筑面积小，建设费用低，电压较高的变电站一般采用室外布置。

(2)室内变电站

室内变电站的主要设备均放在室内，减少了总占地面积，但建筑费用较高，适宜市区居民密集地区，或位于海岸、盐湖、化工厂及其他空气污秽等级较高的地区。

(3)地下变电站

在人口和工业高度集中的大城市，由于城市用电量大，建筑物密集，将变电站设置在城市大建筑物、道路、公园的地下，可以减少占地，尤其随着城市电网改造的发展，位于城区的变电站乃至大型枢纽变电站将更多的采取地下变电站。这种变电站多数为无人值班变电站。

(4)箱式变电站

箱式变电站又称预装式变电站，是将变压器、高压开关、低压电器设备及其相互的连接和辅助设备紧凑组合，按主接线和元器件不同，以一定方式集中布置在一个或几个密闭的箱壳内。箱式变电站是由工厂设计和制造的，结构紧凑、占地少、可靠性高、安装方便，现在广泛应用于居民小区和公园等场所。

箱式变电站一般容量不大，电压等级一般为3kv~35kv，随着电网的发展和要求的提高，电压范围不断扩大，现已经制造出了132kv的箱式变电站。

箱式变电站按照装设位置的不同又可分为户外和户内两种类型。(5)移动变电站

将变电设备安装在车辆上，以供临时或短期用电场所的需要。

3.按变压器的功能划分(1)升压变电站

升压变电站是把低电压变为高电压的变电站，例如在发电厂需要将发电机出口电压升高至系统电压，就是升压变电站。

(2)降压变电站

与升压变电站相反，是把高电压变为低电压的变电站，在电力系统中，大多数的变电站是降压变电站。

三、今后变电站的变化趋势

现如今，各个地区的变电站都正在尝试着一种改革，那就是综合自动化，用微机编程来执行原来值班人员的工作，它要求安全、灵活、可靠。这可以减少电力部门在安检中发生事故的概率。一般说来，变电站自动化公司只负责变电站的保护和监控系统，那么要想实现变电站的综合自动化，需要改造原主变的档位变送系统和测温系统、接地补偿装置、接地选线装置、无功补偿及电压调整等设备，这些设备要改造为具备“四遥”功能，其接口方式、通讯规约必须与保护、监控系统相统一，才能构成完整的变电站综合自动化。这是一项重要的工作，需要在各厂家间做大量的组织协调工作。而综合自动化功能要求则采用分布式变电所综合自动化系统，系统从整体上分为三层：变电站层、通讯层、间隔层。对于系统功能要求，通过测控装置进行实现数据的采集和处理，直流测量、所用电测量10kV-110kV母线电压测量采用综合测控单元。监控系统通过以上数据采集，产生各种实时数据，供数据库更新。除此之外，还应同时具备以下功能：事故报警和预告报警功能，事件顺序记录和事故追亿功能，断路器、有载调压开关、主变中性点刀闸的控制功能，管理功能，画面显示和打印功能，系统自诊断和自恢复功能等。

其次，对保护及自动装置的要求也有明确的规定。保护测控功能合二为一的装置，要求保护功能独立，即有独立的变流电流、电压输入回路，各种开关量输入应不经自动化系统及其通信网，而直接接入装置，保护测控装置不与监控设备联网时应能独立动行，各种保护功能（速断、过流、重合闸、低周减载等）均可单独投退。

现在，我们所学的课程都在向着自动化看齐，这就要求我们要温故知新。把三年所学都融入到今后的工作实践中去。同时，还要牢牢掌握计算机的编程工作。还望为以后的科研工作做一点小小的贡献。

参考文献

[1]《电力工程设计手册》第一册、第二册 上海科技出版社 [2]熊信银 《发电厂电气部分》（第三版）中国电力出版社.[3] 韩笑 《电力工程专业毕业设计指南 继电保护分册》 中国水利电力出版社 [4]孟祥萍 《电力系统分析》 高等教育出版社

[5]弋东方 [6]熊信银

《电力工程电气设计手册》（电气一次部分）

《电气工程概论》

中国电力出版社

中国电力出版社

第五篇：110KV变电站一次设计文献综述

110kV变电站电气一次系统设计

一、选题意义

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，用户对供电质量的要求日益提高。国家提出了加快城网和农网建设及改造、拉动内需的发展计划[1]。变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来，在电力系统中起着至关重要的作用。近年来110kV变电站的建设迅猛发展。科学的变电站设计方案能够提升配电网的供电能力和适应性，降低配电网损耗和供电成本，减少电力设施占地资源，体现“增容、升压、换代、优化通道”的技术改造思路[2]。同时可以增加系统的可靠性，节约占地面积，使变电站的配置达到最佳，不断提高经济效益和社会效益[3]。

二、变电站建设的国内外现状和发展趋势

为了保障我国经济的高速发展，以及持续的城镇化进程，我国电力系统进入了一个快速发展阶段，电网建设得到进一步完善。由于我国电力建设起步比较晚，目前我国变电站主要现状是老设备向新型设备转变，有人值班向无人值班变电站转变，交流传输向直流输出转变，在城市变电站建设中，户内型变电站大幅增加。国外变电站主要是交流输出向直流输出转变。而数字化智能变电站也是国内外变电站未来发展趋势。

1、无人值守变电站：

同西方发达国家相比，由于我国变电站自动化系统应用起步较晚，变电站运行管理的理念也有很大差异，使我们的变电站无人值守运行水平与之相比还有很大的差距。在我国，许多220 kV及以下电压等级变电站已经开始由监控中心进行监控，基本上实现了变电站无人值守。但作为国内电网中最高电压等级的500 kV和330 kV变电站，即使采用了变电站自动化系统的，也都是实行有人值守的管理方式。而在欧美发达国家，各个电压等级变电站都能实现变电站无人值守。由此发现，在国内外无人值守变电站之间、国内外变电站自动化系统之间都还有很大的差异[4]。全面实现变电站无人值守对我国电网建设有非常明显的技术经济效益: 1提高了运行可靠性；2加快了事故处理的速度；3提高了劳动生产率；4降低了建设成本。[5]

2、城市变电站建设

随着城市中心地区的用电负荷迅速增长，形势迫使在城市电网加快改造和建设的同时，在中心城区要迅速地建设一批高质量的城市变电站，在多种变电站的型式中户内型变电站受到各方面的重视，在这几年中得到飞速发展[6]。由于户内变电站允许安全净距小且可以分层布置而使占地面积较小。室内变电站的维修、巡视和操作在室内进行，可减轻维护工作量，不受气候影响。

3、数字化智能变电站

在变电站自动化领域中，智能化电气的发展，特别是智能化开关、光电式互感器等机电一体化设备的出现，变电站自动化技术即将进入新阶段[7]。变电站自动化系统是在计算机技术和网络通信技术基础上发展起来的。它以其简单可靠、可扩展性强、兼容性好等特点逐步为国内用户所接受，并在一些大型变电站监控项目中获得成功的应用[8]。随着智能化开关，光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测及自诊断、变电站运行操作培训仿真这些新技术的日趋成熟以及广泛应用必将对现有变电站自动化技术产生深刻的影响，带来全数字化的变电站新概念[9]。2009年9月11日华北电网首家220千伏数字化智能变电站郭家屯变电站正式启动，它的建成对国内数字化变电站技术的发展及智能电网的建设具有重要意义

三、变电站设计内容及原则 1、110kV变电站电气一次系统设计主要包括以下步骤：电气主接线设计、配电装置、电气平面布置、系统保护、电气设备选择。[11]

2、变电站设计原则[12]：

(1)足够的变电容量以满足供电区域内中长期规划预测的负荷要求；(2)结构紧凑，设备体积小，占地面积小；(3)自动化程度高，通信误码率低，可靠性高；(4)可靠灵活的主接线方式；

(5)主设备技术性能优越，可靠性高，检修频率低，噪声低。

在变电站设计中要考虑到雷电对变电站的危害，在变电站中至少要安装一台避雷器来保护变压器，最佳选择是在变电站入口处安装避雷器。此时，即使在瞬时有极高电流出现，也能最大限度地保证变压器上的电压水平在安全极限内[13]。

变电站设计是个综合系统工程，是电力系统项目设计的重要组成部分。一份成功的变电站设计方案可以在实际工程中取得最优的效益:增加系统的可靠性，节约占地面积以及建设成本，使变电站的配置达到最佳，保证较高的经济效益和社会效益。参考文献：

[1]刘娅.11OKV变电站部分电气一次设计浅析.民营科技, 2009（6）：2-38 [2]饶 莹,郭 炜,徐鑫乾.110／20 kV变电站电气一次部分设计.电力设备，2008（9）：11-13 [3]张宏阳.浅谈220kV变电站设计思路及实践.科技咨讯，2009（18）：128-128 [4]陈志军.国内外变电站无人值守的比较与思考.广东电力,2006（19）：35-38 [5]李啸骢,王佩璋.冯大千.叶涟远.无人值班变电站的发展意义以及建设中的几点建议.广西电力技术，1998（3）:39-43 [6]秦建新.城市变电站的发展趋势及其特点.天津电力技术, 2002（2）：10-12 [7]刘贞,殷小虹.智能变电站的实现.科技前沿，2009（36）：26-26

[10]

。[8]徐景隆.变电站自动化发展趋势分析.科学实践，2009（28）：307-308 [9]金旭东.数字化变电站介绍.江苏电机工程，2007（21）：38-40

[10]马瑾瑜.华北电网首家220千伏数字化智能变电站启动.华北电业，2009（5）：55-55 [11]陈月娥.有关22O kV变电站设计思路的分析.广东科技,2008（12）：129-130 [12]林济涛.220kV城市变电站电气系统设计的探讨.沿海企业与科技, 2009（8）：106-107 [13] M.H Mohammed Ariff, M.Z.A Ab Kadir, J.Jasni, R.Mesron , M.T Salahuddin ,J.Lamsi.“Evaluation and Assessment of TransformerFailure on 132kV Substation”.2nd IEEE International Conference on Power and Energy,2008 [14] Roger A.Hedding(ABB Inc.)WI, Setherman Ganessan(ABB Ltd.)India.“Perspectives on Substation Design Based on Functionality of Modern Relays”

[15] A.Goikoetxea,J.A.Barrena,M.A.Rodriguez, G.Abad.“Active Substation design to maximize DG Integration”.Paper accepted for presentation at 2009 IEEE Bucharest Power Tech Conference